Prøvekørselspræsentation af den revolutionerende motor på Infiniti - VC-Turbo

Разговор с водещите специалисти на Infiniti и Renault-Nissan — Шиничи Кага и Ален Рапосто

Alain Raposto ser selvsikker ud. Vicepræsidenten for Renault-Nissan-alliancen, der er ansvarlig for motorudvikling, har al mulig grund til det. Støder op til hallen, hvor vi taler, er standen til Infiniti, det luksusselskab af Nissan, der i dag præsenterer verdens første produktionsmotor VC-Turbo med variabelt kompressionsforhold. Den samme energi strømmer fra hans kollega Shinichi Kiga, leder af Infiniti's motorafdeling.

Gennembruddet fra designerne af Infiniti er virkelig stort. Oprettelsen af ​​en seriel benzinmotor med variabelt kompressionsforhold er virkelig en teknologisk revolution, som på trods af adskillige forsøg hidtil ikke er givet til nogen. For at forstå betydningen af ​​en sådan ting er det godt at læse vores serie "Hvad sker der i bilmotoren", der beskriver forbrændingsprocesserne i benzinmotoren. Her skal vi dog nævne, at jo højere kompressionsgraden er fra termodynamisk synspunkt, jo mere effektiv er en motor - meget enkelt sagt, så partiklerne af brændstof og ilt fra luften er meget tættere og kemikalien reaktionerne er mere komplette, desuden spredes varmen ikke udenfor, men forbruges af partiklerne selv.

Den høje kompressionsgrad er en af ​​de store fordele ved dieselmotoren i forhold til benzinmotoren. Bremsen på sidstnævnte er detonationsfænomenet, der er godt beskrevet i den aktuelle artikelserie. Ved højere belastninger, henholdsvis en bredere åben gasspjældsventil, er mængden af ​​brændstofluftblanding, der kommer ind i hver cylinder større. Dette betyder højere tryk og højere gennemsnitlig driftstemperatur. Sidstnævnte forårsager igen stærkere kompression af brændstof-luft-blandingsresterne fra forbrændingsflammens front, mere intensiv dannelse af peroxider og hydroxerxer i resterne og indledningen af ​​eksplosiv forbrænding i motoren, som typisk har ekstremt høje hastigheder. , en metallisk ring og en bogstavelig spredning af den energi, der genereres af den resterende blanding.

For at reducere denne tendens ved høje belastninger (naturligvis afhænger tendensen til detonation af andre faktorer såsom ekstern temperatur, kølevæske og olietemperatur, detonationsmodstand af brændstoffer osv.) Designere er tvunget til at reducere graden af ​​kompression. Med dette taber de dog med hensyn til motoreffektivitet. Alt det ovenstående er endnu mere gyldigt i nærvær af turboladning, da luften, selvom den er afkølet af intercooleren, stadig kommer forkomprimeret i cylindrene. Dette betyder henholdsvis mere brændstof og en højere tendens til detonation. Efter den store introduktion af nedskæringer af turboladede motorer blev dette problem endnu mere tydeligt. Derfor taler designere om "geometrisk kompressionsforhold", det, der bestemmes af motordesignet og "rigtigt", når der tages hensyn til prækompressionsfaktoren. Derfor overstiger kompressionsforholdet sjældent 10,5: 1, selv i moderne turbomotorer med direkte brændstofindsprøjtning, som spiller en vigtig rolle i den interne afkøling af forbrændingskammeret og sænker forbrændingsprocessens gennemsnitstemperatur henholdsvis tendensen til detonation.

Men hvad ville der ske, hvis den geometriske grad af kompression kunne ændre sig i løbet af arbejdet. At være høj i tilstande med lav og delvis belastning, når det teoretiske maksimum og reduceres ved højt turboladetryk og højt tryk og temperatur i cylindrene for at undgå detonationer. Dette giver både mulighed for at øge effekten med turboladning med henholdsvis højere tryk og højere effektivitet, henholdsvis lavere brændstofforbrug.

Her, efter 20 års arbejde, viser Infiniti-motoren, at dette er muligt. Ifølge Raposto var arbejdet, som holdene lagde ned for at skabe det, enormt og resultatet af tantalplage. Forskellige varianter er blevet testet med hensyn til motorarkitektur, indtil 6 år siden blev dette nået, og de nøjagtige indstillinger begyndte. Systemet tillader dynamisk trinløs justering af kompressionsforholdet i området fra 8: 1 til 14: 1.

Selve konstruktionen er genial: Forbindelsesstangen til hver cylinder overfører ikke sin bevægelse direkte til forbindelsesstangens hals på krumtapakslen, men til et hjørne af et specielt mellemled med et hul i midten. Enheden placeres på forbindelsesstanghalsen (den er i åbningen) og modtagelse af forbindelsesstangens kraft i den ene ende sender den til halsen, da enheden ikke roterer, men udfører en oscillerende bevægelse. På den anden side af den pågældende enhed er et løftestangssystem, der fungerer som en slags støtte til det. Håndtagssystemet roterer enheden langs sin akse og forskyder således fastgørelsespunktet på forbindelsesstangen på den anden side. Den mellemliggende enheds oscillerende bevægelse bevares, men dens akse roterer og bestemmer således forskellige start- og slutpositioner af forbindelsesstangen, henholdsvis stemplet og en dynamisk ændring i kompressionsgraden afhængigt af forholdene.

Du vil sige - men dette komplicerer motoren uendeligt, introducerer nye bevægelsesmekanismer i systemet, og alt dette fører til øget friktion og inaktive masser. Ja, ved første øjekast er det sådan, men med motormekanismen VC-Turbo er der nogle meget interessante fænomener. De ekstra enheder af hver forbindelsesstang, der styres af en fælles mekanisme, balancerer i høj grad kræfterne i anden orden, så den firecylindrede motor på trods af dens to-liters forskydning ikke har brug for balanceringsaksler. Derudover, da forbindelsesstangen ikke udfører den typiske brede bevægelse af rotation, men transmitterer stemplets kraft i den ene ende af den mellemliggende enhed, er den faktisk mindre og lettere (dette afhænger af hele den komplekse dynamik af kræfter, der transmitteres gennem det pågældende system). ) og - vigtigst af alt - har et afvigelsesforløb i den nedre del på kun 17 mm. Øjeblikket med den største friktion undgås i konventionelle motorer, typisk for øjeblikket med start af stemplet fra det øverste dødpunkt, når forbindelsesstangen trykker på krumtapakslens akse, og tabene er størst.

Ifølge herrer Raposto og Kiga er manglerne således stort set elimineret. Derfor fordelene ved dynamisk at ændre kompressionsforholdet, som er baseret på forudindstillet baseret på bænk- og vejtest (tusinder af timer) softwareprogrammer uden behov for i realtid at måle, hvad der sker i motoren. Mere end 300 nye patenter er integreret i maskinen. Den sidstnævnte avantgardistiske karakter inkluderer også et dobbelt brændstofindsprøjtningssystem med en injektor til direkte indsprøjtning af en cylinder, der hovedsagelig bruges til koldstart og højere belastninger, og en injektor i indsugningsmanifoldene, der giver bedre betingelser for brændstofforskydning og en mindre energiforbrug ved delvis belastning. Således tilbyder det komplekse indsprøjtningssystem det bedste fra begge verdener. Selvfølgelig kræver motoren også et mere komplekst smøresystem, da mekanismerne beskrevet ovenfor har specielle tryksmøringskanaler, der supplerer hovedkanalerne i krumtapakslen.

Resultatet af dette er praktisk talt, at den firecylindrede benzinmotor med 272 hk. og 390 Nm drejningsmoment vil forbruge 27% mindre brændstof end den tidligere atmosfæriske sekscylindrede motor med tæt på denne effekt.

Tekst: Georgi Kolev, speciel udsending for bilmotor og sport Bulgarien i Paris